Die bioanorganische Chemie ist ein Zweig der anorganischen Chemie, der hauptsächlich erforscht, wie Metallionen mit lebendem Gewebe interagieren, hauptsächlich durch ihre direkte Wirkung auf die Enzymaktivität. Es wird geschätzt, dass ein Drittel der Enzyme und Proteine im menschlichen Körper auf Metallionen angewiesen ist, um auf verschiedene Weise richtig zu funktionieren. Diese biologischen Bereiche verwenden Proteine mit vorhandenen Metallionen, um Energie über Elektronen zu übertragen, Sauerstoff zu transportieren und für den Stickstoffstoffwechsel. Hydrogenase wird auch durch Metallionen im Körper beeinflusst, ein auf Mikroorganismen basierendes Enzym, das für die Übertragung von Wasserstoff verantwortlich ist, sowie durch Alkyltransferasen, die für die Übertragung von chemischen Alkylgruppen zwischen Molekülen verantwortlich sind. Es gibt über ein Dutzend Metalle, die an solchen Prozessen beteiligt sind, darunter Zink, Eisen und Mangan, wobei auch auf Vitaminen basierende Metallelemente wie Kalium und Kalzium eine wichtige Rolle bei solchen Aktivitäten spielen.
Jede Gruppe von Metallionen erfüllt einen ausgewählten Bereich von Funktionen in der bioanorganischen Chemie. Sowohl Natrium als auch Kalium wirken als Elektronenladungsträger und halten ein Ladungsgleichgewicht über durchlässige Membranen aufrecht. Magnesium, Calcium und Zink erfüllen strukturelle Funktionen auf zellulärer Ebene, und insbesondere Magnesium und Zink können den Hydrolyseprozess katalysieren, bei dem Verbindungen in einer wässrigen Lösung abgebaut werden. Metallionen wie Molybdän wirken als Stickstofffixierer, während Eisen und Kupfer den Sauerstofftransport unterstützen. Obwohl dies alles wichtige Funktionen im Körper sind, benötigen die Prinzipien der bioanorganischen Chemie nur Spurenelemente von Metallionen wie Mangan, Lithium und Molybdän, um diese Arten von Funktionen zu erfüllen, und ein Übermaß an ihnen kann toxisch und sogar tödlich sein.
In vielen Fällen beinhaltet die Biochemie für Tiere Kooperationen mit im Körper vorhandenen Bakterien. Die bioanorganische Chemie stützt sich auf diese symbiotische Beziehung mit Beispielen wie den Metallionen von Vanadium und Molybdän, da sie stickstofffixierenden Bakterien helfen, im Körper zu funktionieren, oder auf Hydrogenase basierenden Organismen, die Wasserstoff transportieren. Während viele dieser Metalle dem Körper über die Nahrung zugeführt werden oder in Bakterien vorkommen, existieren einige auch als Bestandteile von Metalloproteinen, bei denen es sich um Proteinmoleküle mit natürlich gebundenen Metallionenstrukturen handelt.
Neben der natürlichen physiologischen Aktivität von Metallionen in der bioanorganischen Chemie sind sie auch Gegenstand der pharmazeutischen Forschung. Durch die Anlagerung von Metallionen an Medikamente können diese vom Körper leichter metabolisiert werden. Diese Vielfalt an Funktionen für Metallionen resultiert aus ihrer Untersuchung durch eine Reihe von Naturwissenschaften, die in der anorganischen Chemie arbeiten, von der Umweltchemie über die Toxikologie bis hin zu Spezialgebieten wie der Enzymologie.